EP1200259B1 - Verfahren zum umformen eines flächigen kunststoffteils - Google Patents

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EP1200259B1
EP1200259B1 EP00954448A EP00954448A EP1200259B1 EP 1200259 B1 EP1200259 B1 EP 1200259B1 EP 00954448 A EP00954448 A EP 00954448A EP 00954448 A EP00954448 A EP 00954448A EP 1200259 B1 EP1200259 B1 EP 1200259B1
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flat synthetic
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    • B32B2605/003—Interior finishings

Definitions

  • the present invention relates to a method according to the preamble of the claim 1.
  • plastic parts such as Glass fiber plastic or carbon fiber parts
  • the body-in-white itself by using aluminum parts plastic parts, such as Glass fiber plastic or carbon fiber parts, consist of a mix of materials in the Usually only through the use of very thick layers of paint, for example from Filler layers and possibly only by sanding intermediate layers is cleanly paintable. For example, pull figures stay on cheaper ones Formed aluminum sheets visible after ordinary painting, so that only expensive aluminum sheets can be used in visible areas.
  • glass fiber or carbon fiber plastic parts must change the fiber structure due to a relatively thick filler layer, which may need to be sanded, are covered so that their structure is not visible through the paint layer remains. Also other surface defects, such as rolling structures or machining defects the shell and the press shop generally have to be Effort in the shell finish can be eliminated.
  • the film When the film is back-injected with a plastic, the film becomes under high pressure and temperature from the plastic mass with its Visible side pressed against a highly polished tool surface and takes over their properties (high gloss, structural freedom). This pressure and this. Temperature can be achieved in the usual vacuum deep-drawing operations, which are carried out in a Foil forming without back injection can not be achieved. A press the film does not allow the desired fine contouring.
  • the object of the present invention is therefore to provide a method for producing a To create component that has at least one color layer, starting from one flat plastic part, in which a perfect connection (liability) between the Layer of the preferably non-polar carrier material and the one facing it Layer of the original flat plastic part is achieved.
  • the method according to the invention has the advantage that it enables layers to be made of relatively inexpensive non-polar carrier materials, for example polyolefins, with to connect higher-quality finish layers permanently, even if the latter are polar Have shares.
  • a flat plastic part which the includes said higher-quality finish layer of the component to be produced.
  • the less expensive layer is preferably applied from the nonpolar Layer forming the carrier material by back injection or back foaming of the flat plastic part.
  • a higher quality layer made of a non-polar plastic For example, a colored polypropylene film to go out and this one to apply polar plastic as a carrier material, for example by injection molding or similar procedures.
  • the finish layer with a generally less expensive carrier layer has a material formulation that is not readily compatible with it, whereby here only the other way round than in the first variant, the two-dimensional layer comprising the color layer Plastic part has a layer of predominantly non-polar plastic and so Carrier layer to be connected consists of a predominantly polar plastic.
  • a primer applied Preferably a rubber-based primer is used.
  • a primer Kömmerling which is known as Corabond PR 623 or PR 262 is on the market, which in the process of the invention as has proven particularly suitable.
  • the immediate back injection or Foaming a flat plastic part of the type mentioned at the beginning with a non-polar plastic, which then forms the carrier layer, without using a such primer, on the other hand, is not possible, as has been shown.
  • the application of the primer according to the invention to the back to be acted upon of the flat plastic part is preferably carried out before the operation of the Acting on the flat plastic part, for example during manufacture of the flat plastic part. It is believed that the polarization then Use of a non-polar carrier material directly during injection molding (Back injection). Another pretreatment of the flat plastic part or It is therefore generally not possible to add additional adhesion promoters when injecting back necessary.
  • the flat plastic part is extruded, and the primer can be applied to the flat plastic part after extrusion, preferably still on the reel, be applied.
  • the flat Plastic part a preferably non-polar before loading with the plastic Apply mediator film, preferably using pressure and / or Heat and then inject or foam back.
  • the flat plastic part of which in the context of the present invention is assumed and which forms the above-mentioned finish layer preferably at least one color layer and at least one clear layer.
  • This Color layer can, for example, a solid-colored acrylonitrile-styrene-acrylic ester copolymer include.
  • the clear layer of this flat plastic part comprises preferably a polytetrafluoroethylene or a polycarbonate.
  • the flat Plastic part next to at least one color layer and at least one clear layer comprises at least one further layer, preferably one Layer of colored polytetrafluoroethylene.
  • a layer of Plastic part colored with metallic particles preferably a layer that made of colored polytetrafluoroethylene or a similar plastic comparable properties.
  • Such a multi-layer flat Plastic part in the sense of the invention can be produced, for example, by coextrusion become.
  • the overall material thickness of such a flat plastic part is preferably relatively low, so that you can define such a plastic part as a film would.
  • the entire material thickness of such a flat Plastic part, from which one starts in the inventive method in the mm range or is less than 1mm.
  • Preferred ranges for the layer thicknesses of the individual layers of the flat Plastic parts are for the color layer 30 to 5000 microns, preferably between 300 and 500 ⁇ m and for the clear layer 30 to 300 ⁇ m, preferably 50 to 200 ⁇ m.
  • the Layer thickness of the carrier layer, which is caused by exposure to the flat plastic part is generated with the preferably polar carrier plastic, that is, preferably by injecting or foaming behind is not critical. It should be mentioned that it is the flat plastic part according to the invention are colored foils can, which is increased compared to other colored films of conventional type Layer thickness of the functional layers. At such a preferred high Ink layer thickness can also be high in the process according to the invention Degree of deformation can be achieved.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das wenigstens eine Farbschicht aufweist, ausgehend von einem flächigen Kunststoffteil. Eine Seite des flächigen Kunststoffteils wird unter Druck und bei erhöhter Temperatur mit einem Kunststoff beaufschlagt, vorzugsweise hinterspritzt oder hinterschäumt. Die beauschlagte Seite des flächigen Kunststoffteils ist vorzugsweise eine polare Schicht und der Kunststoff, mit dem diese beaufschlagt wird, ist vorzugsweise ein unpolarer Trägerwerkstoff. Um beide Schichten beim Umformprozess miteinander zu verbinden, wird vor dem Beaufschlagen auf die beaufschlagte Seite des flächigen Kunststoffteils ein Primer aufgebracht. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht so die Herstellung von Bauteilen aus flächigen Kunststoffteilen mit höherwertigen Finish-Schichten (Farbschichten) und Trägerschichten aus relativ preiswerten unpolaren Werkstoffen mit einwandfreier Verbindung zwischen den Schichten ohne Verwendung von Klebstoffen oder dergleichen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Durch immer höher werdende Anforderungen an die Lackierung im Automobilbau werden die Lacksysteme immer aufwendiger. Gleichzeitig ist auch dem Umweltschutz Rechnung zu tragen, das heißt bei der Lackierung von Karosserien sollen möglichst wenig Lösungsmittel freigesetzt werden. Hinzu kommt, dass die Rohkarosserien selbst durch Einsatz von Aluminiumteilen, Kunststoffteilen, wie beispielsweise Glasfaserkunststoff- oder Kohlefaserteilen, aus einem Materialmix bestehen, der in der Regel nur durch den Einsatz sehr dicker Lackschichten, beispielsweise von Füllerschichten und gegebenenfalls auch nur durch Anschleifen von Zwischenschichten sauber lackierbar ist. So bleiben beispielsweise Ziehfiguren auf preiswerteren umgeformten Aluminiumblechen nach einer gewöhnlichen Lackierung sichtbar, so dass in Sichtbereichen nur kostenintensive Aluminiumbleche eingesetzt werden können. Bei der Verwendung von Glasfaser- oder Kohlefaserkunststoffteilen muss die Faserstruktur durch eine verhältnismäßig dicke Füllerschicht, die gegebenenfalls anzuschleifen ist, überdeckt werden, damit deren Struktur nicht durch die Lackschicht hindurch sichtbar bleibt. Auch andere Oberflächenfehler, wie Walzstrukturen oder Bearbeitungsfehler aus dem Rohbau und dem Presswerk müssen im Allgemeinen durch einen erheblichen Aufwand im Rohbaufinish eliminiert werden.
Aus der DE 197 03 505.1 A ist ein farbiges Karosserieteil bekannt, das mit einem umgeformten flächigen Kunststoffteil überzogen ist. Grundsätzlich löst dieses farbige Karosserieteil die oben beschriebene Problematik, die Umsetzung dieses bekannten farbigen Karosserieteils in die Serie gestaltet sich jedoch schwierig, da das bekannte farbige Karosserieteil in sehr engen Grenzen der Prozessparameter herzustellen ist. Sobald diese engen Grenzen verlassen werden, nimmt die Qualität des Kunststoffteils deutlich ab. Beim Vakuumtiefziehen von Folien mit lackierter Oberfläche treten schon bei relativ geringen Umformgraden erhebliche Verluste des Glanzgrades auf, sofern diese Folien nicht im sogenannten Folienhinterspritzverfahren mit einem Kunststoff hinterspritzt werden. Beim Hinterspritzen der Folie mit einem Kunststoff wird die Folie unter hohem Druck und Temperatur von der plastischen Kunststoffmasse mit ihrer Sichtseite gegen eine hochglanzpolierte Werkzeugoberfläche gepresst und übernimmt dabei ihre Eigenschaften (Hochglanz, Strukturfreiheit). Diesen Druck und diese. Temperatur kann man bei den üblichen Vakuumtiefziehoperationen, die bei einer Folienumformung ohne Hinterspritzen angewandt werden, nicht erreichen. Ein Pressen der Folie erlaubt nicht die gewünschte feine Konturierung.
Das Hinterspritzen von flächigen Kunststoffteilen mit unpolaren Werkstoffen wie zum Beispiel Polypropylen, expandierendem Polypropylen oder Ethylen/Propylen-Dien-Terpolymeren war jedoch bislang nicht möglich, da keine ausreichende Haftung dieser unpolaren Werkstoffe auf der überwiegend polaren zu hinterspritzenden Schicht des flächigen Kunststoffteils erzielt werden konnte.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils zu schaffen, das wenigstens eine Farbschicht aufweist, ausgehend von einem flächigen Kunststoffteil, bei dem eine einwandfreie Verbindung (Haftung) zwischen der Schicht aus dem vorzugsweise unpolaren Trägermaterial und der dieser zugewandten Schicht des ursprünglichen flächigen Kunststoffteils erzielt wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren der eingangs genannten Gattung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass es ermöglicht, Schichten aus relativ preiswerten unpolaren Trägerwerkstoffen, beispielsweise Polyolefinen, mit höherwertigen Finish-Schichten dauerhaft zu verbinden, auch wenn letztere polare Anteile aufweisen.
Erfindungsgemäß wird von einem flächigen Kunststoffteil ausgegangen, das die genannte höherwertige Finish-Schicht des herzustellenden Bauteils umfasst. Vorzugsweise erfolgt das Aufbringen der die preiswertere Schicht aus dem unpolaren Trägermaterial bildenden Schicht durch Hinterspritzen oder Hinterschäumen des flächigen Kunststoffteils. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es aber auch möglich, von einer höherwertigen Schicht aus einem unpolaren Kunststoff, beispielsweise einer durchgefärbten Polypropylenfolie, auszugehen und auf diese einen polaren Kunststoff als Trägermaterial aufzubringen, beispielsweise durch Spritzgießen oder ähnliche Verfahren. Auch bei dieser Variante geht es darum, eine höherwertige Finish-Schicht mit einer in der Regel preisgünstigeren Trägerschicht zu verbinden, die eine damit nicht ohne Weiteres kompatible Werkstoffformulierung aufweist, wobei hier lediglich umgekehrt als bei der ersten Variante das die Farbschicht umfassende flächige Kunststoffteil eine Schicht aus überwiegend unpolarem Kunststoff aufweist und die damit zu verbindende Trägerschicht aus einem überwiegend polaren Kunststoff besteht.
Gemäß der Erfindung wird vor dem Beaufschlagen des flächigen Kunststoffteils, von dem ausgegangen wird, mit dem Kunststoff, der die spätere Trägerschicht bildet, auf die beaufschlagte Seite des flächigen Kunststoffteils ein Primer aufgebracht. Vorzugsweise verwendet man ein Primer auf Kautschukbasis. Beispielsweise kommt hierzu ein Primer der Firma Kömmerling in Betracht, der unter den Bezeichnungen Corabond PR 623 oder PR 262 im Handel ist, der sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens als besonderes geeignet erwiesen hat. Das unmittelbare Hinterspritzen oder Hinterschäumen eines flächigen Kunststoffteils der eingangs genannten Art mit einem unpolaren Kunststoff, der dann die Trägerschicht bildet, ohne Verwendung eines solchen Haftprimers ist dagegen, wie sich gezeigt hat, nicht möglich.
Die Aufbringung des erfindungsgemäßen Primers auf die zu beaufschlagende Rückseite des flächigen Kunststoffteils erfolgt vorzugsweise vor dem Arbeitsgang des Beaufschlagens des flächigen Kunststoffteils, das heißt zum Beispiel bei der Herstellung des flächigen Kunststoffteils. Es wird vermutet, dass dann die Polarisation bei Verwendung eines unpolaren Trägerstoffes unmittelbar beim Spritzgießen (Hinterspritzen) erfolgt. Eine weitere Vorbehandlung des flächigen Kunststoffteils oder eine Zugäbe weiterer Haftvermittler beim Hinterspritzen ist daher in der Regel nicht notwendig.
Gemäß einer möglichen bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens kann man einen Arbeitsgang vorsehen, in dem man das flächige Kunststoffteil vorumformt und der Primer kann vor oder nach diesem Vorumformvorgang auf das flächige Kunststoffteil aufgebracht werden.
Gemäß einer weiteren möglichen bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das flächige Kunststoffteil extrudiert, und der Primer kann auf das flächige Kunststoffteil nach der Extrusion, vorzugsweise noch auf der Haspel, aufgebracht werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Variante des Verfahrens kann man auf das flächige Kunststoffteil vor dem Beaufschlagen mit dem Kunststoff eine vorzugsweise unpolare Vermittlerfolie aufbringen und zwar vorzugsweise unter Anwendung von Druck und/oder Wärme und diese dann hinterspritzen oder hinterschäumen.
Das flächige Kunststoffteil, von dem im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgegangen wird und das die oben genannte Finish-Schicht bildet, umfasst vorzugsweise wenigstens eine Farbschicht und wenigstens eine Klarschicht. Diese Farbschicht kann beispielsweise ein durchgefärbtes Acrylnitril-Styrol-Acrylester-Copolymeres umfassen. Die Klarschicht dieses flächigen Kunststoffteils umfasst vorzugsweise ein Polytetrafluorethylen oder ein Polycarbonat.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das flächige Kunststoffteil neben wenigstens einer Farbschicht und wenigstens einer Klarschicht (Transparentschicht) wenigstens eine weitere Schicht umfasst, vorzugsweise eine Schicht aus eingefärbtem Polytetrafluorethylen. Vorzugsweise ist eine Schicht des Kunststoffteils mit Metallicpartikeln eingefärbt und zwar vorzugsweise eine Schicht, die aus eingefärbtem Polytetrafluorethylen oder einem ähnlichen Kunststoff mit vergleichbaren Eigenschaften besteht. Ein solches mehrschichtiges flächiges Kunststoffteil im Sinne der Erfindung kann beispielsweise durch Koextrusion hergestellt werden. Die Materialstärke eines solchen flächigen Kunststoffteils insgesamt ist vorzugsweise relativ gering, so dass man ein solches Kunststoffteil als Folie definieren würde. Beispielsweise liegt die gesamte Materialstärke eines solchen flächigen Kunststoffteils, von dem man in dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeht, im mm-Bereich oder ist geringer als 1mm.
Bevorzugte Bereiche für die Schichtdicken der einzelnen Schichten des flächigen Kunststoffteils sind für die Farbschicht 30 bis 5.000 µm, vorzugsweise zwischen 300 und 500 µm und für die Klarschicht 30 bis 300 µm, vorzugsweise 50 bis 200 µm. Die Schichtdicke der Trägerschicht, die durch Beaufschlagen des flächigen Kunststoffteils mit dem vorzugsweise polaren Trägerkunststoff erzeugt wird, das heißt vorzugsweise durch Hinterspritzen oder Hinterschäumen, ist nicht kritisch. Es ist zu erwähnen, dass es sich bei dem erfindungsgemäßen flächigen Kunststoffteil um farbige Folien handeln kann, die verglichen mit anderen farbigen Folien herkömmlicher Art eine erhöhte Schichtdicke der funktionalen Schichten hat. Bei einer solchen bevorzugten hohen Farbschichtdicke kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren auch ein hoher Umformgrad erzielt werden.

Claims (20)

  1. Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das wenigstens eine Farbschicht aufweist, ausgehend von einem flächigen, die wenigstens eine Farbschicht aufweisenden Kunststoffteil, umfassend die Schritte:
    Einbringen des flächigen Kunststoffteils in ein formbestimmendes Werkzeug;
    Beaufschlagen einer Seite des flächigen Kunststoffteils mit einem Kunststoff unter Druck und bei erhöhter Temperatur und unter Erwärmung des flächigen Kunststoffteils und
    Pressen des erhitzten flächigen Kunststoffteils mit der von der mit dem Kunststoff beaufschlagten Seite abgewandten Seite gegen das formbestimmende Werkzeug;
    gekennzeichnet durch den Schritt:
    Aufbringen eines Haftvermittlers auf die mit dem Kunststoff zu beaufschlagende Seite des flächigen Kunststoffteils vor dem Beaufschlagen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Kunststoff zu beaufschlagende Seite des flächigen Kunststoffteils und das flächige Kunststoffteil voneinander abweichende Polaritäten aufweisen.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Kunststoffteil mit einem Schaumstoff beaufschlagt (hinterschäumt) wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff, mit dem das flächige Kunststoffteil beaufschlagt wird, ein Polyolefin, vorzugsweise Polypropylen oder ein Ethylen/Propylen-Dien-Terpolymer oder ein Gemisch der beiden vorgenannten Kunststoffe oder ein Schaum aus expandierendem Polypropylen ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haftvermittler auf Kautschukbasis verwendet wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Arbeitsgang vorgesehen ist, in dem das flächige Kunststoffteil vorumgeformt wird und der Haftvermittler vor oder nach diesem Vorumformvorgang auf das flächige Kunststoffteil aufgebracht wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Kunststoffteil extrudiert wird und der Haftvermittler auf das flächige Kunststoffteil nach der Extrusion, vorzugsweise noch auf der Haspel, aufgebracht wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf das polare flächige Kunststoffteil vor dem Beaufschlagen mit dem unpolaren Kunststoff eine unpolare Vermittlerfolie aufgebracht wird, vorzugsweise unter Anwendung von Druck und/oder Wärme.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Kunststoffteil wenigstens eine Farbschicht und wenigstens eine Klarschicht aufweist.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbschicht ein durchgefärbtes Acrylnitril-Styrol-Acrylester-Copolymer umfasst.
  11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Kunststoffteil neben wenigstens einer Farbschicht und wenigstens einer Klarschicht (Transparentschicht) eine weitere Schicht, vorzugsweise aus eingefärbtem Polytetrafluorethylen umfasst.
  12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Klarschicht des flächigen Kunststoffteils ein Polytetrafluorethylen oder ein Polycarbonat umfasst.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Farbschicht 30 bis 5.000 µm, vorzugsweise zwischen 300 und 500 µm beträgt.
  14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Klarschicht 30 bis 300 µm, vorzugsweise 50 bis 200 µm beträgt.
  15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Kunststoffteil wenigstens eine Schicht umfasst, die mit Metallicpartikeln eingefärbt ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Kunststoffteil eine im Koextrusionsverfahren hergestellte Folie ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das flächige Kunststoffteil wenigstens eine Schicht aus einem durchgefärbten Polypropylen umfasst.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff, mit dem das flächige Kunststoffteil beaufschlagt wird, polar ist und das flächige Kunststoffteil unpolar.
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff, mit dem das flächige Kunststoffteil beaufschlagt wird, ein Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) ist.
  20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff, mit dem das flächige Kunststoffteil beaufschlagt wird, unpolar ist und die zu beaufschlagende Seite des flächigen Kunststoffteils aus einem im Wesentlichen polaren Kunststoff besteht.
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